比特币基本原理系列：
剖析工作量证明
比特币，概率与随机性
密码学如何重新定义私有产权？
比特币主要由三个部分组成。其中，工作量证明和公钥密码学这两个部分均基于数学层面，第三个部分则是人类行为。说白了，比特币要想持续运行下去，是需要人来维护的，因此离不开经济激励系统。
这样说难免让人诧异，因为跟诸如计算机和人工智能这些现代科技的严格数学性大相径庭。但只要了解一下历史，我们就会发现有很多事情是我们无法预料的。毕竟，我们人是水做的骨肉，又不像“干巴巴”的冷血机器那样可以一直准确地进行计算。我们的想法瞬息万变。不仅如此，我们还会彼此争执，在很多事情上无法达成共识。
那我们如何基于变化无常的人类行为创造技术？
比特币过去 10 年的发展史给了我们一个肯定的答案，并且，其中的创新性不亚于对工作量证明和公钥密码学的利用（关于这两点我们在本系列文章的前三篇已经深入探讨过了）。
比特币激励机制的前提是参与者都是 理性的。只有这样，参与者才会积极参与挖矿，并且购买和持有比特币。理性是个极其重要的概念，却常常被认为是不言自明的，因此值得进行背景探讨。
经济理性
在经济学中，理性（或 理性经济人）的定义存在很多争议，经济学界依然没有对此达成共识。不过，经济理性的核心含义是个人的行为旨在获得最大的期望效用。也就是说，在面临多个选择之时，个体会选择幸福感最高（即净效益最多）的那个，用总利益减去总成本来衡量。这就是著名的预期效用理论。
这个理论最开始是由 Gabriel Cramer 和 Daniel Bernoulli 在 18 世纪提出的，然后其影响力逐渐扩大。时至今日，预期效用理论已经成为了主要的经济学理论之一，并且广泛应用于多个经济模型和实际政策之中。
然而，到了 20 世纪下半年，有人开始提出质疑：人们是否真如预期效用理论所说的那样，依照经济理性行动？
在能够对选择及其后果进行清晰衡量之时，我们当然会做出最优决策。然而，在选择较为复杂且后果不够明晰之时，我们的决策就会发生偏离。现实世界中更多的是后一种情况。所以，也许人是理性的，但由于可获得信息和认知能力的局限性，人们的理性也是有上限的。
换言之，只有当涉及的数学运算较为简单之时，人们才是理性的。这就是 Herbert Simon 在 20 年代 50 年代提出的“有限理性模型”。
后来，Daniel Kahneman 和 Amos Tversky 注意到非理性行为实际上是很常见而且非随机的，在 1979 年发表的论文中提出了前景理论。前景理论描述了人类行为中的几个系统性偏好——例如损失规避，常常会引导我们做出非理性行为。
前景理论是行为经济学的基础。它还引发了一场变革经济学的运动：其理论更多基于真凭实据和数据，而非抽象教条的理念。
理性行为的生物根源
“我们都是求生机器——被机械地输入了某些程式，以保存那些叫做基因的自私分子。“
”在一个复杂的世界中做预测是非常冒险的事。求生机器的每个决策过程都是一场博弈，基因会预先对大脑进行编程，让它们做出能够得到回报的决策。人的进化过程就像是在赌场里博弈，生存就是筹码，严格来说，基因的存活就是筹码，不过出于种种目的，说是个体的存活也不为过。“—— Richard Dawkins [1]
理性也是扎根于生物学的，当你将适者生存看作基因层面而非个体层面的竞争之时更是如此[2]。这也被称为自私基因理论，由 John Maynard Smith 、 W.D. Hamilton 和 Richard Dawkins 等人发扬光大。自私基因理论假设 DNA 是一代又一代人之间进行信息传递的主要途径。人类会不断趋向进化稳定策略（校对注：进化稳定策略指的是演化中出现的某一种策略，在同等环境应对种内竞争的其它策略时都会胜出，或者说在概率性调整之后总是实现正收益）。
我们每个人都是有生理联系的，在繁衍后代的过程中将我们的基因传递下去，然而这世界上的资源都是有限的，我们注定要为之竞争。这就意味着在同等条件下：
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一旦我们发现了（物质或精神上）有利可图的机会，就会启动默认的行为模式，抓住这个机会增加我们的生存概率，好迎接充满未知的未来。
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如果出现了两个及以上的机会，而且它们带来的利益是可以准确衡量的，我们会选择更有利的那个。再强调一遍，这样做是为了增加我们的生存概率，好迎接充满未知的未来。
这就跟预期效用理论差不多，只是从进化论的角度重新阐述了一下。
实际上，利益的衡量是很主观的，只有在使用通用计量单位（UoM）（例如黄金或美元）的情况下才能在个体之间进行转移。在“囚徒困境”这个例子中，刑期就是一种通用计量单位。如果通用计量单位不一致或是很难换算，衡量利益的难度就会加大。例如，一年的刑期值多少钱？
因此，理性虽然是被编码到基因里的，但是有点类似启发式算法。毕竟基因没法让世俗的信息变得更容易获得，也不能降低自然界中固有数学问题的复杂性。不过，它可以确保我们选择一种赢率较高的策略：给我们编制好程序，驱动我们在一个资源紧缺的世界里争夺资源。你最后得到的可能比你需要的更多，不过就算你争抢太过，也好过你将来后悔。
比特币的激励机制
在上文中，我们已经指出，虽然人的行为是变化无常的，而且会受到系统性偏见的影响，但是在人的基因层面上，可能存在有限理性。我们碰到的问题越简单，涉及到的数学计算越简单，就越有可能做出最优的理性选择。
在这种情况下，比特币的激励机制主要属于这一类型。那么，比特币的激励机制是什么样的呢？
（a）货币总量固定：比特币总量不超过 2100 万个。
（b）挖矿补贴：每当有矿工挖出一个区块，就会发行出新的比特币。挖出一个区块产生的比特币数量都会按几何级数递减，每挖出 21 万个区块（大约需要 4 年时间），产生的比特币数量就会减少 50% 。本文截稿之时（ 2018 年 12 月），每个区块的补贴是 12.5 个比特币。
（c）交易费：用户会在交易中包含交易费，作为处理交易的服务费支付给矿工。交易费受到市场供求关系的影响。如果区块中的交易数量较多，交易费就高；如果区块中的交易数量较少，交易费就低。
让我们逐条分析一下，看看理性在这些激励措施中起到了什么样的作用。
（a）货币总量固定是比特币最主要的经济激励措施。如果成功的话，比特币将成为世界上最稀缺的资产——远胜过黄金和钻石。在同等条件下，理性的人在面对多种资产之时会选择其中最稀缺的一种来存储价值。
（b）挖矿补贴是一种临时的激励机制，但在比特币的发展前期是非常重要的。包括比特币在内的大部分网络都面临鸡生蛋蛋生鸡的问题：在一个网络刚诞生的时候，第一批参与者从何而来？如果只想单纯地依靠志愿者的无偿贡献，这个网络是无法实现持久发展的。比特币的解决方案是以补贴的形式向早期参与者发放较高的奖励。如果人们是理性的，而且认为比特币会成功的话，那么补贴就是一种足够强的经济激励，使人们愿意承担初期的风险，以及比特币挖矿存在的不确定性等问题。比特币通过发放补贴的形式换得了足够长的时间，直至这个系统强大到足以抵御外部攻击为止。这也是最公平的一种分配比特币的方式：把它们交给信仰最坚定而且愿意做出贡献的人。但是，挖矿补贴并非长久之策，等比特币系统进入稳定发展时期后就会消失。
（c）交易费是比特币的第二个最主要的经济激励措施。正如上文所说，从长远来看，比特币必须取消挖矿奖励，否则就会和（a）中提到的稀缺性相冲突。正如中本聪所说：“挖矿奖励会在几十年之内变得很少，届时交易费将成为节点的主要补贴。”
如果交易费足够高，人们又是理性的话，挖矿行业就会得到稳健发展，从而保障网络的安全性。值得一提的是，相比于可预测的货币总量和超发计划，交易费是一个非常易变的因子，计算交易费的机会成本是很一个较为复杂的数学难题。比特币是否能过渡到交易费驱动模式尚待验证，这一过程能否顺利进行还需拭目以待。
由此可见，比特币的持久发展本质上极大地依赖于人的理性行为。从这一点来说，黄金比比特币更符合稳健货币的标准。如果人们不再选择将黄金作为货币（可能是在不理性的情况下），黄金并不会消失。它依然存在着，等到几个世纪之后还能东山再起。如果人们停止挖比特币了（可能是在不理性的情况下），比特币就需要自己维持运行了，甚至会停止运行。
除了这个劣势之外，比特币在其他方面都是一种比黄金更为理想的货币资产。
边注：开发激励
由于比特币是一种软件，需要参与者进行积极的开发和维护 [3]，关于发展激励这一问题还需要再强调几句。这个问题更像资源分配问题，而非数字稀缺货币的内在原理，跳过也没有关系。一般而言，比特币的开发激励与上文提到的激励机制不同。
不同于矿工，开发者在维护和开发比特币的过程中是没有直接的经济激励的。比特币的软件开发依靠的是一个开源软件系统——开发者们都为比特币的密码学朋克精神所感染，自愿在空闲时间做出贡献。这种方式看起来可能效率不高，并且，也许因为比特币的经济激励机制太过成功，很多替代币在协议里加入了开发激励，尝试解决低效的问题。
然而，在协议内加入开发激励是一件非常具有挑战性的事，因为它跟比特币原本的激励机制有着天壤之别。比特币的激励机制有两大特性：
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共同目标可以通过数学定义：只要算出的哈希值小于或等于当前的难度值要求，矿工就可以得到奖励。
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共同目标可以通过计算验证：任何人都可以以极低的成本验证矿工的工作，只有通过了验证，矿工才能得到奖励。
正是这两大特性实现了比特币激励机制的自动化。也就是说，它不需要任何人的干预，可以作为协议内的固定规则安全地存在。通常情况下，如果目标可以通过数学定义并且通过计算验证的话，协议内激励就可以实行。
然而，开发目标通常都是很模糊的[4]，既无法通过数学定义，也无法通过计算验证。例如，一个典型的开发目标是在确保比特币的网络安全和重要属性不变的情况下，将交易的处理量提高一倍。但是，业内对于如何界定“网络安全”和比特币的“重要属性”意见不一。这些开发目标就算能够达成，也很难通过低成本的方式进行验证。归根结底，这些开发目标需要主观的人力投入。因此，它们不适合构建在协议内，在增加成本的同时并不一定能带来收益。开发激励最好在链下实行。
总之，比特币不同于其他任何技术，因为它的核心成分之一是人类行为。这种技术是史无前例的。
比特币对于人类行为的依赖隐含了一个前提，即人类是理性行为者。这种理性前提是会在某些情况下被打破的，例如，可获得的信息有限，或者机会成本计算变得过于复杂，或者面对的是一群无欲无求的和尚，又或者是在一个资源无限丰富的世界里，人们的行为不会偏向于竞争或实现效用最大化 [5]。
尽管如此，有强有力的证据显示我们人类确实具有一定程度的理性，至少是有限的理性，足以使比特币存活下来。比特币需要理性参与者来实现网络的稳定运行；需要他们充值信仰，坚定地持有手中的比特币，从而提高其价格；需要他们在接下来的数百乃至数千年继续参与挖掘并维持整个网络。我们以及我们的后代能够永远保持理性吗？我们会不会犯傻，过早地抛弃这个想法，无论它有多么合理？
这是比特币基础系列文章的第 4 篇。全系列共有 5 篇，分别是 《剖析工作量证明》，《比特币、运气与随机性》，《密码学如何重新定义私有产权》， 本篇和 part 5（编者注：写了中文标题的文章皆可在 EthFans 网站上找到译本）。
致谢
特别感谢 Murad Mahmudov、Nic Carter 和 Steve Lee 的宝贵建议。
[1]：《自私的基因》，Richard Dawkins 著。
[2]：“一些研究表明存在贪婪基因。拥有较短的残忍基因片段（AVPR1a ）的人可能在行为上更加自私；残忍基因已经被发现。”（Wikipedia）你还可以看看迅速崛起的基因经济领域的相关研究。
[3]：最近，比特币的共识机制被发现有个漏洞（CVE-2018-17144），然后立即修复好了。 如果这个漏洞被利用，一些比特币节点可能会被骗接受一个区块，使得比特币的总量超过 2100 万。 尽管开发团队的水平很高，但是这次事件突显了软件开发的困难（点击此处，阅读我对该漏洞的分析)。 比特币协议很有可能在未来的某个时刻稳固下来，即使积极开发的需要不会被完全免去，也会大幅降低（毕竟仍有可能存在关键漏洞需要修复）。
[4]：在软件行业中，软件需求存在模糊性，撰写“技术规范”细则的难度较高，这些都是众所周知的问题。
[5]：关于最后这个例子，这种行为从整个语境来看不见得是不合理的。不过，本文所说的“理性”指的是效用最大化，不一定是基于逻辑或理由。
链接: https://medium.com/@hugonguyen/bitcoins-incentive-scheme-and-the-rational-individual-dc20effa4715